Model the Role of Chemokines (CCL21) and Angiopoietins (Ang-1 and Ang-2) in Lymfangiogenesis with the Method Cellular Potts Model

Abstract

63 σ.Ο καρκίνος αποτελεί τη δεύτερη σε συχνότητα αιτία θανάτου στις Η.Π.Α. και στην Ευρώπη. Παρ'ότι εκατομμύρια ανθρώπων προσβάλλονται παγκοσμίως από την ασθένεια αυτή, αρκετοί από τους μηχανισμούς οι οποίοι συντελούν στην ανάπτυξη της ασθένειας δεν έχουν γίνει ακόμα γνωστοί. Μια πολύ σημαντική παράμετρος, που δυσκολεύει την αντιμετώπιση του καρκίνου είναι η ικανότητά του να δημιουργεί μεταστάσεις. Για να πραγματοποιηθεί η μετάσταση θα πρέπει να ενεργοποιηθούν οι μηχανισμοί της αγγειογένεσης ή της λεμφαγγειογένεσης. Στην παρούσα διπλωματική εργασία μελετώνται συγκεκριμένοι μηχανισμοί που συντελούν στη δημιουργία της λεμφαγγειογένεσης. Ειδικότερα, μελετούνται δύο είδη πρωτεϊνών, οι χημειοκίνες (Chemokines) και οι αγγειοποιητίνες (Angiopoietins). Από την οικογένεια των χημειοκινών μελετάται η CCL21 και από την οικογένεια των αγγειοποιητίνων μελετούνται η αγγειοποιητίνη-1 (Angiopoietin-1 (Ang-1)) και η αγγειοποιητίνη-2 (Angiopoietin-2 (Ang-2)). Αρχικά παρουσιάζεται η χημική κινητική των προαναφερθέντων χημειοκινών και αγγειοποιητίνων. Παράλληλα, αναπτύχθηκαν πρωτότυπα στοχαστικά χωροχρονικά μοντέλα με τη μέθοδο Cellular Potts Model (CPM) με τη χρήση του προγράμματος CompuCell 3D. Ως αποτέλεσμα των ανωτέρω μοντέλων είναι η χρήση τους για την ανάπτυξη φαρμάκων που αναστέλουν τις συγκεκριμένες χημειοκίνες και αγγειοποιητίνες στην λεμφαγγειογένεσηCancer is the second most deadly illness all around the world. We use word "cancer" to describe the wrong growth of the cells. Although, millions of people are sickening because of cancer, there are many cancer's mechanisms, which is unknown by the scientific community. One critical property of cancer is the tumor metastasis, which makes more dificult the creation of a cure for cancer. Angiogenesis and lymphangiogenesis are the only ways for cancer to create its metastasis. This work focuses on the mechanisms which lead to the lymphangiognesis. The first one is related with chemokines and especially the CCL21 (a chemokine of C-C family of chemokines). The other mechanism is based on angiopoietins, and the role of the first (Angiopoietin-1, Ang-1) and the second (Angiopoietin-2, Ang-2) angiopoietin. Firstly, in this work we search the stability of these proteins using ordinary differential equations. Also, we develop novel stochastic mondels through the Cellular Potts Model (CPM) on the CompuCell 3D program. The results are going to be used for the development of drugs, which can block those chemokines and angiopoietins.Μιχαήλ Α. Βλυσίδη